Датчик симметрии напряжений многофазного источника

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 230279 (21) 2731345/18-21с присоединением заявки Мо(51)М. Кл.з С 01 Н 29/16 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(71) За яв ит ель Ульяновский политехнический институт(54) ДАТЧИК СИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИИ МНОГОФАЗНОГОИСТОЧНИКА Изобретение относится к устройствам для измерения асимметрии в многоФазных сетях и предназначено для использования в установках автоматического симметрирования напряжений многофазных источников, где к устройству, как к элементу системы автоматического регулирования, предъявляются требования в отношении высокого быстродействия и возможности обеспечения экономического режима широтно-импульсной модуляции подключаемых к датчику усилительных каскадов.Известны датчики симметрии напряжений многофазных источников, выполняемые на основе измерительных трансФорматоров с выпрямителями на выходе.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик симметрии, содержащий измерительные трансформаторы по числу фаэ контролируемого источника, вторичные обмотки которых подключены на вход выпрямителей и измерительные мосты, каждый из которых состоит из двух образованных последовательно включенными резистором и стабилитроном, и подключенных параллельно конденсаЯ торам емкостных Фильтров ветвей.выходы датчика подключены к общимточкам резисторов и стабилитрсновсоседних ветвей измерительных мсстов.Сигналы, пропорциональные несимметричности напряжений, в такомдатчике Формируются путем сравненияпредварительно выпрямленного контролируемого напряжения каждой фазы источника, выделяемсго на резистореодной из ветвей измерительного моста,с эталонным напряжением, задаваемымстабилитроном, включенным в другуюветвь этого же измерительного моста,При этомт чтобы не испольэовать дляпитания стабилитрона, формирукщегоэталонное напряжение, отдельногоисточника постоянного тока и тем са"мым не усложнять устройство, обеветви каждого измерительного мостаподключены к выходу соответствующеговыпрямителя (1,Для нормальной работы стабилитронав режиме стабилизации выходное напряжение этих выпрямителей должнобыть хорошс сглажено, для чего необходимс применение фильтрующихконденсаторов дсстаточно большойемкости. Наличие инерционного звенаамкостного фильтра на выходе выпрямителя приведет к тому, что приращение сигнала, пропорциональноеизменению выходного напряжения источника, будет появляться на резисторе измерительного моста не мгновенно, а с некоторой постоянной време 5ни, обусловленной инерционностьюфильтра, в результате чего снижаетсябыстродействие датчика, Этот недостаток особенно проявляется приработе датчика в прецизионных установках симметрирования (т,е. установках, в которых реализован высокийкоэффициент усиления), где инерционность, обусловленная датчиком симметрий, отрицательно сказывается на динамических показателях регулированияи может даже привести к неустойчивойработе установки, Кроме того, вустройстве не обеспечивается без дополнительных элементов режим широтно- Яимпульсной модуляции последующих усилительных каскадов (работа усилительных каскадов, как известно, в этомрежиме наиболее экономична), таккак сравниваемые в измерительном мосту 25напряжения (эталонное напряжение,снимаемое со стабилитрона, и постоянное напряжение, пропорциональноеконтролируемому переменному, выделяющееся на резисторе) полностью отфильтрованы и не содержат необходимойдля режима широтно-импульсной модуляции переменной составляющей, Применение для формирования этой составляющей дополнительных элементов усложняетустройство и снижает его надежность,что неприемлемо для систем автоматического регулирования.Цель изобретения - повышениебыстродействия датчика и обеспечение наиболее экономичного режима 40нагрузки.Поставленная цель достигаетсятем, что в датчик симметрии напряжений многофазного источника, содержащем измерительные трансформаторы45по числу фаз источника, вторичныеобмотки которых подключены к выпрямителям, конденсаторы и резисторы,введены потенциометры, к движкамкоторых, являющимся выводами датчика,подключены конденсаторы, соединенныев звезду и подключенные общей точкой к средним точкам вторичных обмоток измерительных трансформаторов,а крайние выводы потенциометровчерез ограничительные резисторы подклю 1 ены к разнополярным выводамсоседних выпрямителей.Таким образом, выходные сигналыдатчика, снимаемые с движков потенциометров и несущие информацию о несим- дометричности напряжений источника,формируются путем попарного сравнениямежду собой выпрямленных, но не сгла-,.женных напряжений всех фаз источника,Очевидно, что в этом случае указанное сравнение происходит безинерционно. Кроме того, в выходных сигналахдатчика наряду с постоянной составляющей сигнала, пропорционального несимметричности напряжений, содержатся также переменныесоставляющиепилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленных выходных напряжений выпрямителей, нормально сдвинутых на 60 ф,Это обстоятельство позволяет обеспе"чивать режим широтно-импульсной модуляции последующих усилительныхкаскадов,Для повышения коэФфициента передачипоследующих усилительных каскадов,который, как известно, связан обратнопропорциональной зависимостью самплитудой пилообразного напряжения,величина последней уменьшается путем подключения к движкам потенциометров конденсаторов, соединенныхв звезду и обцей точкой подключенных к средним точкам вторичных обмоток ,измерительныхтрансформаторов. Постоянная жевремени этих фильтров оказываетсясуще"твенно ниже, чем постояннаявремени Фильтров в известном устройстве, так как в предложенном устройстве необходимо не полное, а частичное сглаживание пульсирующего напряжения), т.е, датчик обладает болеевысоким быстродействием.На фиг. 1 приведена принципиальная схема датчика симметрии напряжений трехфазного источника переменного тока; на фиг, 2 - графики,характеризующие его работу.датчик симметрии напряжений содержит три измерительных трансформатора 1-3, первичные обмотки которыхподключены к фазам источника 4-6,Вторичные обмотки измерительных трансформаторов 1-3 подключены к входнымклеммам выпрямителей 7-9, К выходным разноименным клеммам соседнихвыпрямителей 7-9 через резисторы10-15 подключены потенциометры 16-18,к движкам которых подключены конденсаторы 19-21, соединенные в звезду,и выходы датчиков 22-24, общей точкой конденсаторы подключены к средним точкам вторичных обмоток 25измерительных трансформаторов,На первичные обмотки трансформаторов 1-3 поступают напряжения фазисточника 4-5, 5-6 и 6-4. Напряжения, снимаемые со вторичных обмотокэтих трансформаторов, выпрямляютсяи подаются через резисторы 10-15,служащих для обеспечения плавногоподрегулирования выходных напряжений датчика, на потенциометры 16-18,таким образом, что на каждый из потенциометров поступают разнополярные напряжения фаз источника, снимаемые с двух соседних выпрямителей,При этом на движках потенциометровэ результате наличия 60 -ного сдвигаьмежду выпрямленными напряжениями Формируются напряжения пилообразной формы, необходимые для осуществления режима широтно-импульсной мсдуляции последующих усилительных каскадов,Если напряжение всех фаэ источника переменного тока равны между собой, то напряжения пилообразной формы, образованные несовпадением мгновенных значений выпрямленных напряжений этих Фаз, не имеют постоянных составляющих и обеспечивают тем самым режим работы усилительных каскадов со скэажностью импульсов= 0,5.15При нарушении равенства напряжений источника в напряжениях пилообразной формь: появляются постоянные составляющие, полярность которых определяется видом несимметрии напряжений, в реэуль-О тате чего меняется состветствующим образом и скважьость выходных импульсоэ. Таким образом, в предложенном устройстве изменение степени несимметрии напряжений многофазного источника преобразуется в соответствующие25 измерения скважности импульсов выходного напряжения, На фиг. 2 приведена форма сигнала пилообразного напряжения 28 на одном иэ выходов датчика при симметрии напряжений источника 30 (напряжение одной иэ Фаэ 26 равно напряжению другой фазы 27) и постоянная составляющая 29 при этом равна нулю, а также показана Форма сигнала при нарушении симметрии напряжений 35 (напряжение Фазы 26 больше напряжения фазы 27). В результате в выходном сигнале датчика появляется постояннаясоставляющая 29, в результате чегоменяется скважность выходных импульссв. Фсрмирование сигналов на остальных выходах схемы происходит аналогично,Технико-экономический эффект определяется упрощением устройства посравнению с известным, где для обеспечения режима. широтно-импульсной мсдуляции необходим дополнительныйисточник пилосбразного напряжения,Формула изобретенияДатчик симметрии напряжений многофаэного источника, содержащий измерительные трансФорматоры по числуфаэ источника, вторичные обмоткикоторых подключены к выпрямителям,конденсаторы и резисторы, о т л ич а к щ и й с я тем, что, с цельюповышения бь,стродействия и обеспечения наиболее экономичного режиманагрузки, в негб введены потенциометрь, к движкам которыми, являющимсявыводами датчика, подключены конденсаторы, соединенные в звезду и подключенные общей точкой к среднимточкам вторичных обмоток измерительных трансфсрматоров, а крайние выводы потенциометров через ограничительные резисторы подключены к раэнсполярным выводам соседних выпрямителей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Голубев П.В. Проектированиестатических пресбразсватвлей, М.,Энергия, 1974, с. 246,788046 ИПИ Заказ 8345/5аж 1019 ПодписнЬе Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная